大功率激光引信脈沖驅動源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了大功率激光引信脈沖驅動源，脈沖成型電路包括：單穩(wěn)定觸發(fā)電路；邏輯驅動門；邏輯與非門，其輸入端與邏輯驅動門輸出的一路信號連接；多個邏輯非門，其順次連接，所述邏輯非門的輸出端與其連接的邏輯非門的輸入端連接，第一個邏輯非門輸入端與邏輯驅動門輸出的另一路信號的連接，邏輯非門的輸出端與邏輯與非門的輸入端連接；邏輯與非門的輸出端即為所需成型后的脈沖。本發(fā)明利用2～10個邏輯門固有的TPD，獲得20～100ns的總延遲時間，然后將原始脈沖信號和經(jīng)過延遲的脈沖信號進行疊加，獲得一個脈寬在20～100ns左右脈寬的脈沖信號，送入柵極驅動電路，這樣可以將最小驅動脈沖寬度縮減為20ns左右，以此獲得激光器需要的脈沖寬度。
【專利說明】
大功率激光引信脈沖驅動源
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及激光引信脈沖驅動源，特別是一種大功率激光引信脈沖驅動源。
【背景技術】
[0002]激光引信是利用激光束探測目標的引信。激光引信由激光發(fā)射機、激光接收機、信號處理電路、執(zhí)行電路和電源等組成。激光引信發(fā)射機的輻射源通常采用半導體砷化鎵激光器。利用不同波形的電流信號注入激光器的栗浦電源，使激光器發(fā)射的激光束受人的響應波形信號的調制。注入激光器栗浦電源的波形信號通常是有一定重復頻率的脈沖或編碼脈沖或一定頻率的連續(xù)波。這就是說激光引信的工作體質有諸如激光器的栗浦電源的波形信號決定。目前激光引信最常用的工作體制是具有一定重復頻率的脈沖體質。當目標位于激光引信接收機光學系統(tǒng)的市場內(nèi)，并被發(fā)射機通過光學系統(tǒng)發(fā)出的激光束照射時接收機的光學探測器探測來自目標的部分漫反射光。經(jīng)光電轉換、信號放大和處理，輸入到執(zhí)行電路適時起爆戰(zhàn)斗部。
[0003]隨著光電產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展和廣泛應用，人們對大功率窄脈沖激光光源的性能、設計指標要求越來越高。傳統(tǒng)的通過對半導體激光器進行調制實現(xiàn)的“窄脈沖”技術漸漸難以滿足需求。傳統(tǒng)的窄脈沖大功率激光器的設計原理是同步信號觸發(fā)大功率晶體管通斷驅動大功率半導體激光器以控制光脈沖觸發(fā)頻率，并通過選擇不同的儲能電容的大小控制半導體激光器的輸出光脈沖寬度，存在著半導體激光器輸出光脈沖寬度大，光峰值功率小，精度不尚，穩(wěn)定性差等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對所提到的問題，提出了大功率激光引信脈沖驅動源，包括:
[0005]脈沖成型電路，其輸入端與同步觸發(fā)信號輸出端連接；
[0006]柵極驅動電路，其輸入端與所述脈沖成型電路的輸出端連接；
[0007]激光器驅動電路，其輸入端的與所述柵極驅動電路的輸出端連接；
[0008]所述脈沖成型電路包括:
[0009]單穩(wěn)定觸發(fā)電路，其輸入端與所述同步觸發(fā)信號輸出端連接，用于將同步觸發(fā)信號整形為窄脈沖方形波信號；
[0010]邏輯驅動門，其輸入端與所述單穩(wěn)定觸發(fā)電路的輸出端連接，將所述窄脈沖方形波信號分為兩路信號，并驅動所述兩路信號分別進入邏輯與非門和邏輯非門；
[0011 ]邏輯與非門，其輸入端與所述邏輯驅動門輸出的一路信號連接；
[0012]多個邏輯非門，所述多個邏輯非門之間通過其各自的輸出端與輸入端彼此順次連接，邏輯非門的外部輸入端與所述邏輯驅動門輸出的另一路信號的連接，所述邏輯非門的外部輸出端與所述邏輯與非門的輸入端連接;其中，所述外部輸入端為順次連接的多個邏輯非門中的第一個邏輯非門，而所述外部輸出端為順次連接的多個邏輯非門中的最后一個邏輯非門；
[0013]所述邏輯與非門的輸出端即為所需成型后的脈沖。
[0014]優(yōu)選方案是:所述單穩(wěn)定觸發(fā)電路芯片型號為:74LVC1G123。
[0015]優(yōu)選方案是:所述邏輯驅動門芯片型號為:74AHC1G125。
[0016]優(yōu)選方案是:所述邏輯與非門芯片型號為:74AHC1G00。
[0017]優(yōu)選方案是:所述邏輯非門芯片型號為74AHC1G04。
[0018]優(yōu)選方案是:所述柵極驅動電路所使用芯片型號為UCC27517。
[0019]優(yōu)選方案是:所述脈沖成型電路輸出20?10ns脈寬的脈沖信號。
[0020]本發(fā)明利用2?10個邏輯門固有的TPD，獲得20?10ns的總延遲時間，然后將原始脈沖信號和經(jīng)過延遲的脈沖信號進行疊加，獲得一個脈寬在20?10ns左右脈寬的脈沖信號，送入柵極驅動電路，這樣可以將最小驅動脈沖寬度縮減為20ns左右，以此獲得激光器需要的的脈沖寬度。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本發(fā)明發(fā)射系統(tǒng)激光驅動單元結構框圖；
[0022 ]圖2為本發(fā)明外觸發(fā)同步脈沖整形電路；
[0023]圖3為本發(fā)明脈沖成型示意圖；
[0024]圖4為本發(fā)明脈沖成型電路圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。
[0026]本發(fā)明提出了大功率激光引信脈沖驅動源，包括:脈沖成型電路，其輸入端連接同步
[0027]觸發(fā)信號輸出端;柵極驅動電路，其輸入端與所述脈沖成型電路的輸出端連接；
[0028]激光器驅動電路，其輸入端的與所述柵極驅動電路的輸出端連接;所述脈沖成型電路包括:單穩(wěn)定觸發(fā)電路，其輸入端與所述同步觸發(fā)信號輸出端連接，用于將同步觸發(fā)信號整形為窄脈沖方形波信號;邏輯驅動門，其輸入端與所述單穩(wěn)定觸發(fā)電路的輸出端連接，將所述窄脈沖方形波信號分為兩路信號，并驅動所述兩路信號分別進入邏輯與非門和邏輯非門；邏輯與非門，其輸入端與所述邏輯驅動門輸出的一路信號連接;多個邏輯非門，所述多個邏輯非門之間通過其各自的輸出端與輸入端彼此順次連接，邏輯非門的外部輸入端與所述邏輯驅動門輸出的另一路信號的連接，所述邏輯非門的外部輸出端與所述邏輯與非門的輸入端連接;其中，所述外部輸入端為順次連接的多個邏輯非門中的第一個邏輯非門，而所述外部輸出端為順次連接的多個邏輯非門中的最后一個邏輯非門；所述邏輯與非門的輸出端即為所需成型后的脈沖。所述單穩(wěn)定觸發(fā)電路芯片型號為:74LVC1G123。所述邏輯驅動門芯片型號為:74AHC1G125。所述邏輯與非門芯片型號為:74AHC1G00。所述邏輯非門芯片型號為74AHC1G04。所述柵極驅動電路所使用芯片型號為UCC27517。所述脈沖成型電路輸出20?10ns脈寬的脈沖信號。
[0029]如圖1所示，發(fā)射系統(tǒng)激光驅動單元主要包括:脈沖成型電路、激光器激勵電路、同步信號電路和激光發(fā)射光學系統(tǒng)。脈沖成型電路我們采取利用邏輯門電路平均傳輸延遲時間Tro進行脈寬成形，設計并研制了這款用于激光引信的大峰值功率的激光器驅動源，使得在很小體積下得到20nS?10nS脈寬的激光器激勵脈沖。外部輸入的同步觸發(fā)信號送20ns?10ns成形的觸發(fā)及脈沖成型電路的輸入端，然后形成的20ns?10ns成形脈沖信號送入柵極驅動電路(采用UCC27524D大功率場效應管)的輸入極，柵極驅動電路輸出驅動四路激光器驅動電路的的MOS的柵極。電壓適配器進行電壓轉換，一路輸出15 — 18V供柵極驅動器，另一路12 — 30V輸出經(jīng)限流電阻供激光器MOS。
[0030]如圖2所示，在此電路設計中的20ns?10ns成形脈沖電路設計則是利用邏輯門電路平均傳輸延遲時間TH)進行脈寬成形，具體原理如下:
[0031]當一個邏輯門輸入一個脈沖波形時，其輸出波形相應輸入波形有一定的延遲，這個延遲時間就定義為TH)，一般TTL邏輯門的傳輸延遲時間TH)約為6?8個納秒左右。
[0032]我們采用邏輯門級聯(lián)法，利用2?10個邏輯門固有的TPD，獲得20?10ns的總延遲時間，然后將原始脈沖信號和經(jīng)過延遲的脈沖信號進行疊加，獲得一個脈寬在20?10ns左右脈寬的脈沖信號，送入柵極驅動電路，這樣可以將最小驅動脈沖寬度縮減為20ns左右，以此獲得激光器需要的的脈沖寬度。外觸發(fā)同步輸入脈沖信號先經(jīng)過一個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路(u6:74LVC1G123)統(tǒng)一整形為一個窄脈沖方波波形經(jīng)過邏輯門驅動(u7:74AHC1G125)后送入后級脈沖成型電路。
[0033]如圖3所示，脈沖成型原理如下:經(jīng)過整形的正脈沖波形A與經(jīng)過一個邏輯反向門后波形B進行與操作，形成一個AB均為高電平(S卩門延遲TPD)寬度的脈沖信號，即為我們所需要的脈沖成型信號，寬度由級聯(lián)的反向門的數(shù)量決定。
[0034]如圖4所示，脈沖成型電路包括單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路u6:74LVC1G123、邏輯驅動門u7:74AHC1G125、邏輯與非門 u3:74AHC1G00、邏輯非門 u8:74AHC1G04、邏輯非門 u4:74ACT241、邏輯非門115:74厶(^241、柵極驅動器112:1]0:27517和電阻1?5、1?6、1?7、1?8、1?11、1?13、1?15、1?17、1?19、尺21、1?23、1?25、1?27、1?9、1?10、1?28、1?29和電容03等組成。具體連接形式參見圖2和圖4，脈沖整形電路經(jīng)過u7:74AHC1G125驅動后一路送入邏輯與非門u3:74AHC1G00的一個輸入端，同時分出一路經(jīng)過一個邏輯非門u8:74AHC1G04后送入邏輯與非門u3:74AHC1G00的另一個輸入端，邏輯與非門118輸出即為最小脈寬的成型電路(此時1?13、1?15、1?17、1?19、1?21、1?23、1?25、1?27不焊接)。如果需要更寬的脈沖，則級聯(lián)相應數(shù)量的非門。
[0035]盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【主權項】
1.大功率激光弓I信脈沖驅動源，包括: 脈沖成型電路，其輸入端與同步觸發(fā)信號輸出端連接； 柵極驅動電路，其輸入端與所述脈沖成型電路的輸出端連接； 激光器驅動電路，其輸入端的與所述柵極驅動電路的輸出端連接； 其特征在于，所述脈沖成型電路包括: 單穩(wěn)定觸發(fā)電路，其輸入端與所述同步觸發(fā)信號輸出端連接，用于將同步觸發(fā)信號整形為窄脈沖方形波信號； 邏輯驅動門，其輸入端與所述單穩(wěn)定觸發(fā)電路的輸出端連接，將所述窄脈沖方形波信號分為兩路信號，并驅動所述兩路信號分別進入邏輯與非門和邏輯非門； 邏輯與非門，其輸入端與所述邏輯驅動門輸出的一路信號連接； 多個邏輯非門，所述多個邏輯非門之間通過其各自的輸出端與輸入端彼此順次連接，邏輯非門的外部輸入端與所述邏輯驅動門輸出的另一路信號的連接，所述邏輯非門的外部輸出端與所述邏輯與非門的輸入端連接;其中，所述外部輸入端為順次連接的多個邏輯非門中的第一個邏輯非門，而所述外部輸出端為順次連接的多個邏輯非門中的最后一個邏輯非門； 所述邏輯與非門的輸出端即為所需成型后的脈沖。2.根據(jù)權利要求所述的大功率激光引信脈沖驅動源，其特征在于，所述單穩(wěn)定觸發(fā)電路芯片型號為:74LVC1G123。3.根據(jù)權利要求所述的大功率激光引信脈沖驅動源，其特征在于，所述邏輯驅動門芯片型號為:74AHC1G125。4.根據(jù)權利要求所述的大功率激光引信脈沖驅動源，其特征在于，所述邏輯與非門芯片型號為:74AHC1G00。5.根據(jù)權利要求所述的大功率激光引信脈沖驅動源，其特征在于，所述邏輯非門芯片型號為 74AHC1G04。6.根據(jù)權利要求所述的大功率激光引信脈沖驅動源，其特征在于，所述柵極驅動電路所使用芯片型號為UCC27517。7.根據(jù)權利要求所述的大功率激光引信脈沖驅動源，其特征在于，所述脈沖成型電路輸出20?10ns脈寬的脈沖信號。
【文檔編號】H01S5/042GK105870778SQ201610451475
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月21日
【發(fā)明人】張衛(wèi), 力軍, 孫會, 黎明, 李蓉蓉
【申請人】中國工程物理研究院應用電子學研究所